淺析齒輪加工之精加工技術(shù) 近幾年，齒輪加工技術(shù)的不斷發(fā)展，齒輪材料、齒輪刀具制造和磨齒砂輪的工藝的改進(jìn)、齒輪機(jī)床在精加工齒輪的精度及加工效率方面都有了很大的提高，速度之快出乎想象。而且齒輪制造的發(fā)展方向不僅涉及成熟的歐美市場(chǎng)，還包括以中國(guó)為代表的快速發(fā)展市場(chǎng)。
硬質(zhì)合金滾刀和干切加工的推動(dòng)作用有目共睹。對(duì)于齒輪流水線大批量生產(chǎn)，高速鋼滾刀能否被硬質(zhì)合金滾刀取替?干切是否已成為滾齒加工的必由之路，還是依然會(huì)走濕切之路?
硬質(zhì)合金滾刀雖然特別適用于滾削汽車用齒輪。但是，硬質(zhì)合金滾刀在歐洲的應(yīng)用程度仍然不高,這是由于隨著新型的高速鋼材料及高性能刀具涂層技術(shù)的發(fā)展，硬質(zhì)合金滾刀與高速鋼滾刀在滾齒時(shí)間上的差距可被控制在15%左右；硬質(zhì)合金滾刀價(jià)格較高，若齒輪工件數(shù)量不足夠多，使用硬質(zhì)合金滾刀的成本會(huì)很高；再者，使用硬質(zhì)合金滾刀時(shí)要特別小心，而且滾切參數(shù)和相應(yīng)滾齒程序要編制得很細(xì)致，只有現(xiàn)代滾齒機(jī)才能使用硬質(zhì)合金滾刀正確滾齒，而若要更新滾齒設(shè)備,則需要巨大的投資。就Samputensili而言，每年約生產(chǎn)25000把滾刀，其中硬質(zhì)合金類只占3%左右。這就是說，硬質(zhì)合金滾刀每年的生產(chǎn)量zui多為750把。
齒輪干切加工則是另外一回事。由于環(huán)保要求及處理冷卻廢液的費(fèi)用很高，歐洲、美國(guó)和日本的用戶在選擇時(shí)一般會(huì)考慮干切滾齒；而在中國(guó)、印度等發(fā)展中國(guó)家，控制污染雖然也是一個(gè)迫切的要求，但需要時(shí)間。一旦社會(huì)對(duì)污染問題的控制日益嚴(yán)格后，齒輪干切加工也將會(huì)迅速發(fā)展起來。
對(duì)于齒輪精加工，剃齒和磨齒之間，哪一種齒輪精加工更流行呢？
這首先要把一種行業(yè)與另一種行業(yè)區(qū)分開來。比方說，汽車工業(yè)使用的齒輪絕大多數(shù)還依靠剃齒進(jìn)行加工。有些企業(yè)也會(huì)對(duì)后端傳動(dòng)裝置齒輪進(jìn)行磨削加工，這僅僅是為了消除環(huán)形圓柱齒輪上發(fā)生的任何變形。
上述提到的齒輪加工時(shí)間減少，主要?dú)w功于新型齒輪刀具、現(xiàn)代齒輪機(jī)床的發(fā)展及由此帶來的精加工余量大幅減少和磨前齒輪質(zhì)量的提高。另外，與磨齒機(jī)相比，現(xiàn)代數(shù)控剃齒機(jī)常是價(jià)半功倍，可獲得熱處理前的高精度齒輪等級(jí)（高達(dá)DIN5-6等級(jí)）；而且與齒輪螺紋磨床磨削相比，加工周期也較短。
對(duì)于汽車工業(yè)的齒輪，尤其是那些用在自動(dòng)變速器的小齒輪，我們可以將剃齒加工后熱處理造成的變形控制在幾個(gè)微米；另外，通過齒形和齒向的修正有助于補(bǔ)償變形。由于現(xiàn)代剃刀刃磨機(jī)的出現(xiàn)，如Samputensili公司所產(chǎn)生的S400GS，齒形、齒向兩個(gè)參數(shù)可快速簡(jiǎn)單修形；批量生產(chǎn)的時(shí)候，剃齒加工比磨削的好處多許多，相比較而言，剃齒既能保證品質(zhì)，價(jià)格又合理。
Samputensili是齒輪機(jī)械行業(yè)的公司之一，近年來其制造的剃刀還沒顯示出緩慢增產(chǎn)的兆頭。與此同時(shí)，齒輪磨削機(jī)床生產(chǎn)數(shù)量也在不斷上升。齒輪加工工藝的飛速發(fā)展，齒輪機(jī)床所的操作快速，齒輪磨輪也有了迅速發(fā)展。這主要表現(xiàn)在陶瓷磨具、CBN砂輪、電鍍磨輪等方面。用上述磨具來進(jìn)行齒輪磨削加工，使加工周期縮短。
正由于加工周期逐步縮小，齒輪磨削加工的成本也隨之大幅降低。需要指出的是，有些產(chǎn)業(yè)對(duì)齒輪質(zhì)量的要求很高，有的產(chǎn)業(yè)需要實(shí)現(xiàn)特殊的齒形，所以必須經(jīng)過磨削來完成。例如，重卡車工業(yè)、航空工程以及用于發(fā)電、變電的減速器工業(yè)，都依靠磨削去做齒輪精加工。在這些大功率產(chǎn)業(yè)中，齒輪磨削已處于優(yōu)勢(shì)。
齒輪的品質(zhì)要求越來越高，變速噪音要求越來越低。要達(dá)到品質(zhì)、噪音的雙重目標(biāo)，這就要求進(jìn)行精度更高的齒輪加工，實(shí)現(xiàn)極為復(fù)雜的齒輪齒向和齒形，目的是把變速傳動(dòng)的誤差降到zui小。這意味著，在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，磨削仍然是齒輪成批生產(chǎn)的主要方法，齒輪磨削這項(xiàng)加工工藝可能會(huì)更加廣泛應(yīng)用。但要特別注意齒輪加工的單位成本。至今，成本低、收效大的剃齒帶來的好處是很明顯的。磨削在齒輪精加工中取得圓滿成功時(shí)，剃齒才可能大規(guī)模地被它代替。總之，無論選擇哪一種齒輪加工方法，都要多注意實(shí)際使用情況。鑒于滾齒加工目前取得了相當(dāng)大的發(fā)展，很有可能滾齒后所獲的高精度也不再需要進(jìn)行剃齒。齒輪燒結(jié)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展對(duì)齒輪制造也做出較大的貢獻(xiàn)，但是此方法目前正在處于萌芽狀態(tài)，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來發(fā)展趨勢(shì)。
正如上面所說，雖然齒輪加工技術(shù)發(fā)展變化很大，但是齒輪的單位加工成本肯定不會(huì)改變。在大批量流水生產(chǎn)線上，齒輪加工結(jié)構(gòu)調(diào)整應(yīng)該以這個(gè)參數(shù)為導(dǎo)向。新工藝的發(fā)展對(duì)于質(zhì)量、精度的提高大有裨益。隨著齒輪產(chǎn)品技術(shù)的精細(xì)化，對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵要素的要求越來越嚴(yán)格。盡管滿足這么高的要求非常難，我們也必須要追求高標(biāo)準(zhǔn)?？墒牵庵塾诟咧笜?biāo)還不夠，我們更要關(guān)注的是達(dá)到價(jià)廉物美的標(biāo)準(zhǔn)，否則再好的齒輪新工藝、新功能也不會(huì)受到市場(chǎng)的歡迎，齒輪技術(shù)發(fā)展水平也不會(huì)進(jìn)而改善。在技術(shù)含量高的行業(yè)上，應(yīng)該同時(shí)并存工藝精密和價(jià)格合理的趨勢(shì)。
本文有蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)： 整理發(fā)布。 |
